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原文传递一种用于煤层开挖的三维固液耦合相似模拟系统及方法

专利名称：	一种用于煤层开挖的三维固液耦合相似模拟系统及方法
摘要：	本发明涉及一种用于煤层开挖的三维固液耦合相似模拟系统及方法，属于煤矿开采模拟技术领域，解决了现有三维固液耦合相似模拟操作复杂、成本高以及模拟结果可靠性差的问题。模拟系统包括箱体、容器和天平，箱体内部自上而下设有上覆地层、煤层和下覆地层，煤层由石蜡制成，上覆地层和下覆地层由岩土颗粒材料制成；煤层和下覆地层之间设有加热装置；箱体的侧壁设有出料口，出料口位于煤层与煤层底板的交界处，出料口通过导管与容器连接，容器置于天平上。本发明的模拟系统及方法实现了三维固液耦合相似模拟试验中对煤层开挖的模拟，模拟结果更加可靠。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	中国矿业大学
发明人：	姚强岭;于利强;王伟男;吴宝杨;黄庆享;刘晓丽
专利状态：	有效
申请日期：	2019-06-27T00:00:00+0800
发布日期：	2019-10-01T00:00:00+0800
申请号：	CN201910567055.3
公开号：	CN110297070A
代理机构：	北京天达知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	田英楠;和欢庆
分类号：	G01N33/24(2006.01);G;G01;G01N;G01N33
申请人地址：	221116 江苏省徐州市铜山区大学路1号
主权项：	1.一种用于煤层开挖的三维固液耦合相似模拟系统，其特征在于，包括箱体(1)、容器(8)和天平(9)，箱体(1)内部自上而下设有上覆地层(3)、煤层(2)和下覆地层(11)，所述煤层(2)由石蜡制成，所述上覆地层(3)和下覆地层(11)由岩土颗粒材料材料制成；煤层(2)和下覆地层(11)之间设有加热装置(5)；箱体(1)的侧壁设有出料口，出料口位于煤层(2)与煤层底板的交界处，出料口通过导管(4)与容器(8)连接，所述容器(8)置于天平(9)上。 2.根据权利要求1所述的用于煤层开挖的三维固液耦合相似模拟系统，其特征在于，所述箱体(1)为硬质透明材料制成的长方体结构。 3.根据权利要求1所述的用于煤层开挖的三维固液耦合相似模拟系统，其特征在于，所述加热装置(5)设有温度控制器(6)和开关(7)。 4.根据权利要求1所述的用于煤层开挖的三维固液耦合相似模拟系统，其特征在于，所述加热装置(5)设于煤层(2)和与其直接接触的下覆岩层之间。 5.根据权利要求1所述的用于煤层开挖的三维固液耦合相似模拟系统，其特征在于，所述石蜡包括熔点47℃～64℃的普通石蜡、熔点85℃的棕榈蜡中的一种或两种。 6.根据权利要求1所述的用于煤层开挖的三维固液耦合相似模拟系统，其特征在于，所述岩土颗粒材料包括石英砂、重晶石粉、水泥、二甲基硅油、碳粉和水。 7.根据权利要求1所述的用于煤层开挖的三维固液耦合相似模拟系统，其特征在于，所述加热装置(5)设有加热板，所述加热板由多个矩形加热片(10)组成。 8.根据权利要求7所述的用于煤层开挖的三维固液耦合相似模拟系统，其特征在于，每个所述加热片(10)均能独立加热且加热功率可调。 9.根据权利要求1至8任一项所述的用于煤层开挖的三维固液耦合相似模拟系统，其特征在于，所述容器(8)的长宽与箱体(1)的长宽相同，容器(8)的底板为倾斜、平整、凹凸和波浪中的一种以及多种。 10.一种用于煤层开挖的三维固液耦合相似模拟方法，其特征在于，采用权利要求1-9所述的用于煤层开挖的三维固液耦合相似模拟系统进行模拟，包括如下步骤：步骤一：根据待模拟地层条件确定待模拟煤层(2)的厚度以及上覆地层(3)、下覆地层(11)的岩层、层数及厚度参数；步骤二：依据步骤一确定的参数安装模型；步骤三：启动加热装置(5)，进行煤层(2)开挖模拟；依据煤层(2)开挖顺序及速度，打开温度控制器(6)和开关(7)，调节加热装置(5)的温度控制石蜡融化速度，融化的液态石蜡经导管(4)流入容器(8)中；天平(9)实时称量容器(8)的重量，监测容器(8)质量的增长速度变化，获得煤层(2)开挖速度的模拟结果。
所属类别：	发明专利